Nowe płuca na zamówienie z komórek pacjenta

Nowe płyco w bioreaktorze. Fot. Robert A. Lisak
0

Płuca na zamówienie? Pomysł jak z filmu czy powieści science fiction. Ale naukowcy z Yale School of Medicine udowadniają, że w przyszłości będzie można zamówić nowe płuca.

“To ekscytujący moment w historii nauki na pracę nad regeneracją płuc” – mówi Laura Niklason, anestezjolog, profesor inżynierii biomedycznej.

Laura NiklasonProfesor Niklason spędziła lata na oddziale intensywnej terapii, obserwując niszczycielskie skutki infekcji i uszkodzeń płuc. “Wiele organów leczy się, ale po poważnych urazów płuc nie” – dodaje. Kiedy przybyła do Yale w 2006 roku, rozpoczęła pracę nad regeneracją płuc. W tych czasach regeneracja płuc wydawała się science fiction.

Cztery lata później jej zespół przeszczepił zregenerowane płuco do ciała szczura. Organ dokonał efektywnej wymiany gazowej, choć tylko przez krótki moment. Osiągnięcie to zostało opisane na łamach prestiżowego czasopisma naukowego “Science” w czerwcu 2010 roku.

Niestety transplantologia na całym świecie boryka się z problemem niewystarczającej liczby płuc nadających się do przeszczepienia. Dlaczego? Zwykle pacjencji przed śmiercią są wentylowani mechanicznie, co prowadzi do uszkodzeń tego wrażliwego organu. Drugim powodem są liczne infekcje płuc, które dotykają pacjentów w ciężkim stanie zdrowia. Po części również dlatego, że płuca są wrażliwe na transport. Do tego trzeba dodać małą liczbę dawców organów.

Własne płuco na zamówienie? Jak je zbudować?

Płuco wyhodowane z własnych komórek pacjenta to kusząca perspektywa. Obecnie pacjent np. z mukowiscydozą po przeszczepie płuc do końca życia musi przyjmować leki immunosupresyjne co wpływa na rokowania i jakość życia. Stworzenie płuc z komórek pacjenta eliminuje ten i wiele innych problemów.

Płuco to w większości puste przestrzenie otoczone cienką warstwą komórek osadzonych na białkowym szkielecie (białkowej matrycy).

Pierwszym etapem budowy nowego płuca jest częściowy demontaż “starego” płuca. W tym celu z pobranego z ciała pacjenta płuca, w warunkach laboratoryjnych wypłukuje się niepotrzebne komórki. Zespół prof. Niklason opracował metodę z użyciem detergentów, soli i roztworów enzymów do usuwania komórek z płuc. W procesie tym istotne jest aby nie uszkodzić konstrukcji płuc z osadzonymi białkami.  Białka te różnią się w zależności od części płuc i wysyłają sygnały, które sterują komórkami progenitorowymi (komórkami macierzystymi).

Drugi etap tworzenia płuc polega na przemyciu szkieletu białkowego setkami milionów nowych komórek wyhodowanych w laboratorium, które układają świeże drogi oddechowe i wyściółki naczyń krwionośnych. Jeśli w pierwszym etapie białka pozostały nietknięte, komórki powinny teoretycznie znaleźć właściwą drogę.

W trzecim etapie płuco umieszcza się w szklanym bioreaktorze, w którym natlenia się i odżywia za pomocą systemu przewodów i obwodów z cieczą.

„Właściwy ruch oddechowy ma z pewnością kluczowe znaczenie dla formowania się płuc i rozwoju komórek tak, jak powinny” – mówi prof. Niklason. „Naśladujemy embrionalny stan rozwoju płuc”.

„Wygląda to dokładnie tak, jak sobie to wyobrażamy. To pulsujące narządy w szklanym słoju, które utrzymujemy przy życiu”.

Kiedy pacjenci mogą mieć dostęp do własnych, nowych płuc na zamówienie?

Profesor Niklason ocenia, że ​​pierwsze płuco dla pacjenta może powstać w ciągu 15 do 20 lat. „To skomplikowany problem, potrzeba wielu ludzi i zasobów, aby spróbować go rozwiązać. Mówię wszystkim:  Mam nadzieję, że zrobię to, zanim umrę”.

 

fot. Yale School of Medicine

 

Zostaw odpowiedź

Twoj adres e-mail nie bedzie opublikowany.